现代汽车设计概论

现代汽车设计方法概论

——汽车发动机

院系：机械工程及自动化

姓名：谢伟康

学号：10071040

日期：2012年4月23日

目录

一、发动机定义 (3)

二、简介 (3)

三、术语 (4)

四、工作方式 (4)

五、发动机的分类 (5)

六、汽车发动机原理 (6)

七、发动机的性能指标 (15)

八、汽车发动机的保养 (16)

九、运动关系 (18)

十、发动机发展历史 (18)

一、发动机定义

发动机，是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。

二、简介

发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说，发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油）或天然气的热能，通过在密封内气缸燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本的原理。发动机的所有结构都是为能量转换服务的，发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制方面都有很大的提高，但其基本原理仍然没有改变。这是一个富于创造的时代，那些发动机的设计者们，不断地将最发动机性能新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，现在的汽车发动机不仅注重汽车动力的体现，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面，从而使人们在悠闲的享受汽车文化的同时，也能保护环境、节约资源。

三、术语

上止点：活塞顶所能到达的最高点位置。

下止点：活塞顶所能到达的最低点位置。

活塞行程：上、下止点间的距离。

燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间。

气缸工作容积：活塞从上止点运行到下止点所让出的容积。

多气缸发动机，各气缸工作容积之和，叫发动机工作容积，也叫发动机排量。气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶上方的空间。

压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。

缩比表示进入气缸内的气体被压缩的程度，它是发动机的一个重要参数。在一定范围内适当提高压缩比，可以改善发动机的经济性和动力性。汽油发动机的压缩比一般为6～10，柴油发动机的压缩比一般为16～22。

四、工作方式

工作方式，是指的这款发动机的特征，分为：自然吸气、涡轮增压、机械增压和双增压。

1、自然吸气就不用解释了，就是利用负压来自主把空气吸入发动机。

2、涡轮增压利用排气的废气推动涡轮，强制把空气压入汽缸。

3、机械增压是发动机直接输出一个传动轴连通增压器，强制把空气压入汽缸。

4、机械+涡轮增压，顾名思义就是含有这两种增压形式的发动机。

五、发动机的分类

热力发动机即是将燃料的热能转变为机械能的一种动力装置。

热力发动机分为内燃机和外燃机两类。其中内燃机是可燃混合气体在机器内部燃烧而产生热能，然后再转为机械能。外燃机是燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅内的水加热，使之变为高温高压的水蒸气，然后送至机器内部，使所含热能转变为机械能。

内燃机的优点：热效率高、体积小、重量轻、广泛应用。但由于使用的是石油燃料，因而污染较大。城市的大气污染相当部分来至内燃机所排出的废气。

按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。前者活塞在汽缸内作往复直线运动，后者活塞在汽缸内作旋转运动。

按照进气系统分类：内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。若进气是在接近大气状态下进行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机；若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。

按照气缸排列方式分类：内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式、双列式和三列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的。双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°(一般为90°)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。三列式把气缸排成三列，成为W型发动机。

按照气缸数目分类：内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用三缸，四缸、六缸、八缸发动机。

按照冷却方式分类：内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷

却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。

按照行程分类：内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机；而把曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下往复运动两个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。

按气门机构种分类：侧置气门（SV）发动机、侧置凸轮轴（OHV）发动机、顶置凸轮轴（OHC）发动机、可变气门（VTEC）发动机和Desmo气门机构发动机。

按燃油供应方式分类：化油器发动机和电喷发动机。

按照所用燃料分类：内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。

六、汽车发动机原理

（一）汽车发动机结构原理